CFG樁復(fù)合地基沉降計算方法

趙全朋

摘?要： 復(fù)合型地基設(shè)計主要考慮承載力與沉降問題，在實際工程中，存在著許多承載力不足，地基因沉降過大而不能正常工作的情況，許多研究表明，復(fù)合地基的很大部分是通過沉降來控制的。因此，沉降計算成為復(fù)合地基設(shè)計的關(guān)鍵。復(fù)雜地基的沉降計算有多種方法，無論是理論分析法、試驗法、數(shù)值法，還是設(shè)計中應(yīng)選用何種計算方法，都需要工程人員具備扎實的基礎(chǔ)，同時也需要豐富的工程經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞： CFG樁;復(fù)合地基沉降;計算方法

【中圖分類號】TG501?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A?【文章編號】1674-3733（2020）24-0040-01

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，建筑行業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，建筑高度和建筑設(shè)計、施工難度不斷提高。建筑施工難度的增加，對地基基礎(chǔ)問題也提出了挑戰(zhàn)，促進(jìn)了地基基礎(chǔ)設(shè)計的快速發(fā)展。由于建筑物的高度越來越高，建筑形式越來越復(fù)雜，天然地基不能承受上部結(jié)構(gòu)荷載，因此采用了其它基礎(chǔ)形式，目前常用的基礎(chǔ)形式是樁基和CFG樁復(fù)合地基。樁基是將上部荷載通過樁體傳遞到深土層的基礎(chǔ)形式，而CFG樁復(fù)合地基則是采用樁與土共同承載的基礎(chǔ)形式，由于其成本低、施工速度快等優(yōu)點，在建筑工程中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。CFG樁復(fù)合型地基設(shè)計主要考慮承載力與沉降問題，在實際工程中，有許多情況，承載力滿足，但基礎(chǔ)因沉降過大而不能正常工作，許多研究表明，CFG樁復(fù)合地基的很大部分是通過沉降來控制的。因此沉降計算成為CFG樁復(fù)合地基設(shè)計的關(guān)鍵，本文就目前存在的沉降計算方法進(jìn)行探討。

1?CFG樁復(fù)合地基處理概述

1.1?CFG樁原理

CFG樁也就是水泥粉煤灰碎石樁，其主要就是在原有地基結(jié)構(gòu)中，借助于水泥、粉煤灰、礦渣、石屑以及爐渣等材料，實現(xiàn)對于樁體的合理構(gòu)建，進(jìn)而促使原有地基穩(wěn)定性和承載力得到明顯提高。相對于傳統(tǒng)的混凝土素樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，CFG樁的應(yīng)用具備特殊性，其復(fù)合性特點突出，能夠更好實現(xiàn)對于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的改良優(yōu)化。一般而言，在這一樁體結(jié)構(gòu)以及樁間土的復(fù)合作用下，相應(yīng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力可以得到明顯提高，有的甚至可以達(dá)到200kPa。結(jié)合不同巖土工程地基特點，在進(jìn)行CFG樁運用中，除了要關(guān)注于樁體和樁間土的復(fù)合優(yōu)化，往往還需要注重褥墊層的恰當(dāng)設(shè)置，以更好提升復(fù)合地基的整體優(yōu)化效果，降低在后續(xù)長期應(yīng)用中可能出現(xiàn)的明顯變形問題，對于樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的擠密度以及承載力進(jìn)行提升。

1.2?CFG樁復(fù)合地基處理應(yīng)用特點

當(dāng)前我國很多巖土工程項目基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工建設(shè)運用CFG樁復(fù)合地基處理模式，都表現(xiàn)出了明顯優(yōu)勢，作用效果較為理想。首先，從CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)的應(yīng)用過程中來看，其便捷性較為突出，相對于其它地基處理模式能夠明顯縮短工期，現(xiàn)場操作比較方便。因為CFG樁的構(gòu)建往往可以直接借助于長螺旋鉆處理，然后直接進(jìn)行混凝土泵送處理，不涉及到鋼筋籠的制作和安裝，工序相對更為簡單，成樁速度較快，適合于一些工期較緊的巖土工程項目。其次，CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)的應(yīng)用還具備較強(qiáng)施工效果，地基改良作用較為突出，比如從承載力方面看，在結(jié)合原有地基狀況的基礎(chǔ)上，合理設(shè)置CFG樁長度以及直徑，進(jìn)而也就必然可以更好提升樁體結(jié)構(gòu)的側(cè)阻力，樁體及其樁間土復(fù)合結(jié)構(gòu)的承載荷載往往更高，可以較好保障巖土工程地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，不會在外界作用力下出現(xiàn)明顯變形問題。另外，從CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)的應(yīng)用范圍上來看，其幾乎可以適用于所有地質(zhì)類型，尤其是在粘性土、淤泥質(zhì)土以及雜填土等相對難以處理的地基結(jié)構(gòu)類型中，該技術(shù)的運用可以明顯發(fā)揮改良效果，在提升其承載力的基礎(chǔ)上，還兼具排水效果，成為保障巖土工程地基施工處理效果的重要技術(shù)手段。最后，在CFG樁復(fù)合地基處理技術(shù)的應(yīng)用下，巖土工程還能夠表現(xiàn)出環(huán)境保護(hù)優(yōu)勢，這也符合當(dāng)前綠色化施工理念的要求，因為該技術(shù)的應(yīng)用不需要應(yīng)用大量泥漿材料，對于周圍環(huán)境的影響較小，可控性更為突出。

2?CFG樁復(fù)合地基沉降所用適宜計算方法研究

2.1?CFG樁間土與樁頂?shù)暮奢d計算

CFG樁復(fù)合地基的應(yīng)用下，鐵路的路基路堤所產(chǎn)生的荷載將由樁體與周圍土體共同承擔(dān)，這樣就可以將CFG樁復(fù)合地基中的應(yīng)力分解為兩個部分，其一就是樁荷載在土體中所產(chǎn)生的各種應(yīng)力;其二就是地基的表面所出現(xiàn)的樁間土荷載形成的附加應(yīng)力。在第一部分中，應(yīng)力的產(chǎn)生應(yīng)該通過利用Geddes公式來計算，但是第二部分出現(xiàn)的樁間土荷載附加應(yīng)力應(yīng)該按照Boussinesq公式來完成計算，兩項計算結(jié)果進(jìn)行必要的疊加處理后，就能夠成為樁間土總的附加應(yīng)力。將這樣的附加應(yīng)力按照分層求總和的思想就可進(jìn)一步得到CFG樁的復(fù)合地基的沉降值。

2.2?CFG樁地基中附加應(yīng)力的計算

2.2.1?CFG樁體的側(cè)摩擦力與樁端助力

采用Mindlin-Boussinesq法計算CFG樁網(wǎng)復(fù)合地基的沉降中，需要特別注重對樁側(cè)摩擦阻力的設(shè)定。對于沒有樁帽的樁網(wǎng)復(fù)合地基，當(dāng)達(dá)到一定深度后，樁體的中性點以上樁間土出現(xiàn)的沉降會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于樁體的沉降，這就容易對CFG樁體造成一定程度的摩擦阻力。

對于設(shè)置樁帽的樁體側(cè)摩擦阻力的研究，要掌握其應(yīng)力分布的規(guī)律將更有難度。樁帽容易降低樁體與土體之間的相對位移，從而導(dǎo)致上半部的摩擦阻力變化逐漸變緩。當(dāng)荷載增加后，摩擦阻力將在下半部出現(xiàn)屈服現(xiàn)象并且逐漸轉(zhuǎn)移到上半部，從而使得樁體在打樁深度的增加中軸力緩慢降低，樁體的側(cè)摩擦力始終保持正向。

通過研究可知，負(fù)的摩擦阻力能夠是加固區(qū)內(nèi)的沉降不斷降低，而使下臥層的沉降進(jìn)一步加大，兩者發(fā)生沉降變化的差別保持在4%～8%間，所有影響并不突出。因此，對CFG樁網(wǎng)復(fù)合地基沉降的計算，主張在樁側(cè)阻力方面應(yīng)用無負(fù)摩擦阻力的方式。

2.2.2?多樁的應(yīng)力疊加

對于CFG樁網(wǎng)復(fù)合地基中路基中心樁所存在的附加應(yīng)力，需要考慮多個樁體作用在該點所形成的附加應(yīng)力的疊加。借助“加筋效應(yīng)”“遮簾效應(yīng)”等理論可知，對于與目標(biāo)點相距甚遠(yuǎn)的樁體而言，對目標(biāo)點所構(gòu)成的作用并不突出，因此，針對目標(biāo)點而言，可選擇某一范圍內(nèi)的所有樁體應(yīng)力進(jìn)行疊加。通常，可以在采用Mindlin-Boussinesq法計算沉降的過程中，著重考慮l 2根CFG樁的疊加作用。

參考文獻(xiàn)

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